Der erdnahe Asteroid Bennu zeigte Anzeichen von Ausgasungen, die von der Erde aus nicht sichtbar waren, aber bei der Nahaufnahme durch die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx festgestellt werden konnten (Bildnachweis: NASA/Goddard/University of Arizona)
„Dunkle Kometen“, erdnahe Asteroiden, die sich wie Kometen verhalten und Wassereis enthalten könnten, stammen meist aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter und könnten bis zu 60 % aller erdnahen Objekte ausmachen, so eine neue Studie.
Dunkle Kometen wurden erstmals im Jahr 2023 entdeckt, als ein Team unter der Leitung von Darryl Seligman von der Cornell University sechs von ihnen aufgrund ihrer anomalen Bewegungen identifizierte.
Asteroiden folgen Bahnen, die durch die Schwerkraft der Sonne vorgegeben sind. Die sechs von Seligmans Team identifizierten Objekte weisen jedoch eine Bahnbeschleunigung auf, die nicht allein durch die Schwerkraft erklärt werden kann. Eine solche Bewegung ist nicht ungewöhnlich – wir sehen sie ständig bei Kometen, die einen zusätzlichen Schub erhalten, wenn sie sich erhitzen und ihr Eis sublimiert, was zu Ausgasungen führt, die sie beschleunigen und ihre Umlaufbahn verändern können, während das ausgegaste Material den Kometenschweif und die Koma (die unscharfe Wolke um den Kopf eines Kometen) bildet.
Die sechs von Seligmans Team gefundenen Objekte haben jedoch weder eine Koma noch einen Schweif. Tatsächlich haben sie überhaupt keine sichtbaren Ausgasungen, aber ihre nicht-gravitative Beschleunigung sagt uns, dass es welche geben muss, vermutlich verursacht durch die Sublimation von unterirdischem Eis. Daher auch der Spitzname „dunkle Kometen“.
Nun haben neue Forschungsarbeiten unter der Leitung von Aster Taylor von der University of Michigan, zu deren Team auch Seligman gehört, herausgefunden, woher diese dunklen Kometen kommen. Durch Anwendung dynamischer Modellierungstechniken in Computersimulationen konnte Taylors Gruppe die Bahnen der dunklen Kometen nachbilden und zeigen, dass sie in erdnahen Bahnen landen können, wenn sie im inneren Bereich des Asteroidengürtels starten. Es gibt jedoch eine mögliche Ausnahme: Eines der entdeckten Objekte, der dunkle Komet 2003 RM, könnte einst ein so genannter Komet der Jupiterfamilie gewesen sein, dessen Umlaufbahn normalerweise bis zum Jupiter führt, bevor er wieder in Richtung Erde zurückkehrt. Eine andere Möglichkeit ist, dass er stattdessen vom äußeren Rand des Asteroidengürtels stammt.
Die Ergebnisse bestätigen eine frühere Theorie aus den 1980er Jahren, die besagt, dass unter der Oberfläche von Objekten im Asteroidengürtel eine Menge Wassereis verborgen ist. Die Dawn-Mission der NASA fand Eis auf dem Zwergplaneten Ceres und starke Hinweise auf Eis auf dem Asteroiden Vesta, die beide zum Hauptasteroidengürtel gehören. Sowohl Ceres als auch Vesta sind jedoch viel größer als die meisten Asteroiden und gelten als Überreste von Protoplaneten, die in der Frühzeit des Sonnensystems nicht zu vollwertigen Planeten zusammengewachsen sind.
Erhalten Sie den kosmischeweiten.de Newsletter
Es war nicht klar, ob Wassereis auch auf viel kleineren Asteroiden vorkommt, aber die Dark-Comet-Studien deuten darauf hin, dass es so ist.
Die neuen Erkenntnisse werden durch frühere Beobachtungen anderer Objekte gestützt, die die Grenze zwischen Kometen und Asteroiden verwischen. Sogenannte „aktive Asteroiden“ sind Körper im Asteroidengürtel, die sich wie Kometen verhalten, mit sichtbaren Ausgasungen und sogar kleinen Schweifen. Ihre Existenz ist jedoch rätselhaft – handelt es sich um Asteroiden, die etwas Eis angehäuft haben, oder um Kometen vom Rand des Sonnensystems, die auf ihrer Reise um die Sonne im Asteroidengürtel stecken geblieben sind?
Die Verbindung zwischen aktiven Asteroiden und dunklen Kometen wird noch diskutiert, aber Taylor schlägt vor, dass dunkle Kometen und möglicherweise aktive Asteroiden eine Quelle für das Wasser der Erde sein könnten.
„Wir wissen nicht, ob diese dunklen Kometen Wasser auf die Erde gebracht haben“, sagte Taylor in einer Erklärung. „Wir können das nicht sagen, aber wir können sagen, dass es immer noch eine Debatte darüber gibt, wie genau das Wasser von der Erde hierher kam. Die Arbeit, die wir geleistet haben, hat gezeigt, dass dies ein weiterer Weg ist, um Eis von irgendwo aus dem restlichen Sonnensystem in die Umgebung der Erde zu bringen.“
Die Berechnungen und Modellierungen von Taylors Team legen nahe, dass bis zu 60 % der erdnahen Objekte dunkle Kometen sein könnten. Sogar der Asteroid Bennu, der kürzlich von der NASA-Mission OSIRIS-REx besucht wurde, zeigte aus der Nähe betrachtet eine leichte Ausgasungsaktivität, was darauf hindeutet, dass Asteroiden, die in einem zu geringen Maße ausgasen, um von der Erde aus gesehen zu werden, häufig vorkommen könnten.
Die Lebensdauer von Objekten, die in der Nähe der Erde kreisen, beträgt nur etwa 10 Millionen Jahre, bevor sie durch die Gravitationskräfte in die Sonne, zum Jupiter oder zu einem Planeten gestreut werden. Daher müssen die dunklen Kometen ständig mit neuen Objekten aus dem Asteroidengürtel aufgefüllt werden, um die derzeitige Anzahl in Erdnähe aufrechtzuerhalten.
„Möglicherweise gibt es im inneren [Asteroiden-] Gürtel mehr Eis als wir dachten“, so Taylor. „Es könnte mehr Objekte wie dieses da draußen geben. Dies könnte ein signifikanter Anteil der nächsten Population sein.“
Mit Ausnahme von 2003 RM sind dunkle Kometen typischerweise klein – nur ein paar Dutzend Meter oder so – und drehen sich schnell. Die Ausgasung, die ziemlich gering sein muss, da wir sie nicht direkt sehen können, ist auch für die schnelle Rotation und die geringe Größe der dunklen Kometen verantwortlich. Wenn Eisflächen zu sublimieren beginnen, dringt der entstehende Dampf durch die Oberfläche des Asteroiden und erzeugt Ausgasungsfahnen an verschiedenen Stellen des Asteroiden. Die durch diese Ausgasung erzeugte Dynamik kann den Asteroiden so schnell ins Trudeln bringen, dass er schließlich auseinanderbricht. Die dabei entstehenden Fragmente beginnen sich ebenfalls zu drehen, während sie ausgasen, und verkleinern sich allmählich auf die Größe der winzigen dunklen Kometen, die wir heute sehen.
„Wir schlagen vor, dass man diese kleinen, schnell rotierenden Objekte erhält, indem man ein paar größere Objekte nimmt und sie in Stücke bricht“, sagte Taylor.
Es ist auch möglich, dass wir schon einmal einen dunklen Kometen gesehen haben. Im Jahr 2017 passierte das erste bekannte interstellare Objekt, ‚Oumuamua, das innere Sonnensystem. Es erfuhr eine nicht-gravitationelle Beschleunigung, obwohl keine kometenähnlichen Ausgasungen festgestellt wurden. Dies führte zu der etwas wilden Behauptung, dass es sich bei ‚Oumuamua in Wirklichkeit um ein Raumschiff handeln könnte, das mit der Kraft eines Sonnensegels unterwegs ist. Die Entdeckung natürlicher dunkler Kometen, die in unserem Sonnensystem beheimatet sind und ebenfalls eine nichtgravitative Beschleunigung aufweisen, aber keine sichtbaren Ausgasungen, ist ‚Oumuamua jedoch zu ähnlich, als dass man keine Vergleiche ziehen könnte. Es scheint daher nicht abwegig, anzunehmen, dass ‚Oumuamua ebenfalls eine Art dunkler Komet war und nicht etwa ein Raumschiff.
Taylors Ergebnisse, die den Ursprung der dunklen Kometen beschreiben, wurden am 6. Juli in der Zeitschrift Icarus veröffentlicht.
